实验室自动化（Lab Automation），是指利用现代技术和设备来自动化实验室的各种操作和流程，解放人力、简化实验流程、智能设计实验、降低人为误差，以及提高实验通量、速度、准确性和可重复性等。其包括样品处理、仪器操作、数据采集和分析等方面。实验室自动化的实现需要依靠各种自动化设备和软件，如自动进样器、液体处理系统、机器人系统、温度控制系统、自动化分析仪器、数据处理软件等。这些设备和软件可以协同工作，完成实验室中的各种任务，从而实现实验室的自动化。
其核心技术来源于工业自动化，工业自动化于 20 世纪 60 年代就已发展出现代综合自动化工厂的雏形，在制造工业中出现了许多自动生产线。国外实验室自动化已发展 40 多年，机械臂和工作站率先出现，不同的实验室场景处在自动化的不同阶段。中国实验室自动化的兴起，源于生命科学上游行业国产替代的需求，叠加中国工业自动化的人才供给的能力。它的核心价值体现在，实验室自动化让实验人员专注于科学研究本身而非重复性实验操作。
近年来，随着自动化实验平台的快速发展，更多生物制造企业通过自动化实验室解决方案来弥补手动实验带来的成本压力。以制药公司为例，根据麦肯锡数据显示，当制药公司研发实验室达到数字化实验室水平后，药物化学研发成本降低25％至45％，自动化微生物药物实验室潜在研发成本降低15％至35％之间。另外，一家大型全球制药公司利用模块化和可伸缩的数字双平台实现实验室自动化转型，可以使其药物生产率提高30%，实验偏差减少80％，甚至完全消除重复出现偏差。此外，数字化和自动化还可以让药物交付周期缩短60％到70％，并且让生产力提高至少50%。
作为实验室自动化先驱以及细分龙头，Tecan（帝肯）早在1985年便推出了全球第一款过程控制的自动化液体处理设备—Tecan Sampler 500系列液体处理工作站，是自动化实验室发展的重要里程碑事件。随后近40年，Tecan对其产品不断进行优化和迭代，发展至今，Tecan在欧洲和北美均设有制造、研发基地，并在 70 多个国家/地区拥有销售和服务网络。仅在中国，Tecan的酶标仪市占率排名第二（高达18.92%），在中国拥有最多的公安系统法医用户及最大的装机量。
01
自动化工作站已发展到第五代
Tecan最初诞生于瑞士的一个乡村。
1980年，4名工程师在瑞士乡村Hombrechtikon创立了Tecan（1987年上市，瑞士证券交易所：TECN），当时创业的目标是开发测量、分析和实验室自动化设备。创立之初，公司的办公场所是CEO兼联合创始人Heinz Abplanalp家的乡村酒窖，生产场所则散布在村庄周围的翻新谷仓、房屋和仓库。
Tecan的CEO是Achim von Leoprechting博士。Achim von Leoprechting拥有德国弗莱堡大学生物专业博士学位，拥有多年丰富的生命科学产业管理经验。在加入Tecan前，他曾供职于Packard Bioscience，在那里他担任多项技术、销售和市场管理工作。2002年，珀金埃尔默收购了Packard Bioscience，他随之也加入珀金埃尔默，并先后担任分子医学欧洲销售总监、细胞成像及解决方案副总裁兼总经理、成像及检测业务副总裁兼总经理、体外解决方案副总裁兼总经理、生命科学与技术业务欧洲、中东、非洲和印度地区副总裁兼总经理。
相较于大多数“人设”较为严谨的生命科学领域CEO，Achim von Leoprechting有些许独特。他不仅喜欢跑步、网球、山地自行车、远足和北欧滑雪等运动，还特别热爱音乐，并从20岁起就开始在摇滚、英式流行和R&B乐队中演奏。2015 年，Achim von Leoprechting还在Tecan 组建了一支名为 Dilutorz 的员工乐队，这支乐队由来自公司各个职能部门和不同国家的杰出音乐家组成，会在公司活动中演出，也在欧洲和美国的大型行业会议上演出。
领导团队的活力与激情也映射在了公司的发展上，四十几年来，Tecan不断优化和迭代技术与产品，发布了一款又一款引领实验室自动化领域“潮流”的新品。以Tecan的自动化工作站为例，其产品目前已经更新至第五代：
五代自动化工作站，图源Tecan官网
早在1985年，Tecan便推出了全球第一代集过程控制的全自动移液工作站Samplers 500，是后续几代自动化工作站的雏形。
在此基础上，1995年Tecan推出了现代化自动化工作站Genesis。该工作站基于Gemini自动化控制软件作为过程控制，采用模块化系统进行设计，可增加前端处理的灵活性，实现样本储存、样本前处理和核酸提取，兼具液体处理、孔板转移和其他设备联合使用的功能
随后，Tecan在2003年又推出了经典自动化工作站Freedom EVO，该工作站采用三臂独立控制或并行运行，安装有简单易学的EVOWare/plus图形化自动化软件系统，可支持样基因组学、蛋白组学、药物开发、样本库与医学诊断等工作，具有快速灵活、高通量、可扩展且易整合等特点。
2014年，Tecan推出了新一代自动化工作站Fluent，该工作站具有四种独立运行机械臂、双层台面、合规自动化控制软件、触摸屏式交互界面等新板块和功能，具有通量更大，灵活整合，节省空间、程序简洁等特点，可提供药物开发与评价、合成生物学、基因组学、细胞研究等多种成熟方案。
Tecan的最新一代自动化工作站Fluent® Gx于2018年推出，是在上一代Fluent工作站基础上进行优化与迭代而来。该工作站具有更强的流程安全性，其运行由 FluentControl Gx 合规软件驱动，该软件依据 FDA 21 CFR Part 11、《药品记录与数据管理要求（试行）》等法规要求，满足严苛的监管合规要求。
不难看出，Tecan在自动化工作站领域的更新迭代并不算快，早期基本是每十年进行一次迭代，但每次迭代相较于上一次都有较大的突破，其新一代产品的功能针对的也都是当下生命科学领域痛点。
值得一提的是，Tecan还曾带着自己的新产品两度参加进博会，为实验室自动化带来了系列新品。2022年进博会，Tecan新品MagicPrep NGS受邀亮相展馆。这是一款专为小通量NGS建库实验室设计的MagicPrep NGS系统，能够满足从低通量到高通量的自动化文库制备需求，可靠性超过97%。2023年进博会，Tecan新品Uno单细胞分液仪受邀亮相展馆。Uno单细胞分液仪专为提高单细胞工作流程的易用性、高效和精密性而设计，支持“组学”领域广泛的单细胞应用，包括基于MS的单细胞分析、iPSC库、3D细胞研究、细胞系开发等。
好的产品自然能够获得市场的认可。根据徽特公司资料显示，近年来，众多世界著名制药公司（如罗氏，辉瑞，诺华，礼来，安玛西亚，勃林格殷格翰等）的研发中心都选择了Tecan的全自动工作平台。全世界的大型全自动工作站，超过80％是Tecan生产。国内多所著名高校、研究中心、法医系统以及医院、血站同样采用了Tecan 的自动化平台（国内有Tecan工作站约2000 台，其中血站系统Tecan自动化平台的市场占有率超过85％，法医系统（全自动核酸提取及PCR加样）Tecan自动化平台的市场占有率超过60％。
02
三大业务板块，一年营收88亿
发展到如今，Tecan可提供成熟的生命科学和体外诊断产业和服务，以及OEM合作业务，广泛服务于科研、制药、公安刑侦、医院、血站、疾病控制与预防中心和出入境检验检疫等诸多领域。
整体来看，生命科学业务、体外诊断业务、OEM业务之间相辅相成。Tecan 既可以为不同的客户群提供完整的产品，从用于基础研究的台式设备到体外诊断公司的样本到结果解决方案，再到用于手术机器人的模块和系统以及医疗技术公司的个人测试设备，也可以根据客户不同的需求，将基础研究与常规临床各自的使用解决方案，按照需求相结合。
据不完全统计，Tecan产品布局，图源官网和年报
具体来看，在生命科学和体外诊断板块，Tecan拥有自动化工作站、多功能液体处理平台、超微量加样仪、酶标仪、洗板机、各种配套耗材等产品。根据2023年财报显示，Tecan在生命科学研究领域中的潜在市场价值为 40-50 亿美元，并以每年 3% 至 5% 的速度增长。在体外诊断板块，Tecan 的潜在市场总价值约为 40 亿美元，就平均年增长率而言，与生命科学研究市场相当。
在OEM合作方面，Tecan的产品和服务包括OEM系统开发、液体处理组件与模块的开发与生产、消耗品和备件的开发与生产、精密加工和装配服务，可为客户提供规模化的合同设计、开发和制造服务，也可为OEM客户提供定制化服务，承担从设计到制造的整个项目。
丰富的产品和全面的服务为Tecan带来了可观的营收，根据财报显示，2023年Tecan 的营业收入为10.744亿瑞士法郎（约合人民币88.37亿）。其中，在生命科学和体外诊断板块，Tecan的销售额达到4.518亿瑞士法郎。在OEM合作业务板块，Tecan销售额达到6.226亿瑞士法郎。
2023年Tecan营收数据，图源Tecan财报
尽管Tecan去年的营收相较于2022年略有下滑，不过在疫情褪去和大环境动态波动的双重作用下，这点波动倒也不算很大。另一方面，Tecan还在2023年财报中透露，未来将特别关注基因组学、蛋白质分析、细胞和组织分析、医疗机电一体化这四个细分领域。随着这些下游新兴细分领域的崛起，产业链上游产品和服务的需求也将被拉高，Tecan也将迎来新的增长点。
03
已完成8次收购，分公司遍布70多个国家/地区
并购，是企业逐步成长为行业巨头的常用手段。据不完全统计，根据公开资料显示，Tecan成立至今已完成过八次收购。
不完全统计，成立以来Tecan收购过的企业，数据来源公开资料
Tecan最近一次收购在2021年6月，以 10 亿美元（9.2 亿瑞士法郎）的总收购代价，收购了医疗器械和生命科学仪器的OEM开发商和制造商Paramit Corporation 及其关联公司。Paramit 成立于 1990 年，总部位于美国硅谷，专注于开发、制造多种 FDA 批准的医疗设备，包括手术器械、用于手术机器人的关键模块和系统、即时护理和个人测试设备以及诊断系统。
Paramit在摩根山（加利福尼亚州）和马来西亚槟城设有工厂，可与生命科学公司合作开发和制造高精度仪器。在OEM合作方面，其客户主要是基因组学、蛋白质组学和细胞分析等领域的美国公司，产品和服务包括合作开发和生产流式细胞仪、微流体仪器以及电泳、成像、高灵敏度生物标志物检测、微阵列和样品制备系统。
不难看出，Paramit的专注领域包括研发和生产生命科学领域的各类仪器，以及为客户提供OEM服务，与 Tecan 的布局稍显雷同。不过，Paramit 的 OEM 产品及其多元化和差异化的产品和服务组合，跟Tecan是完全互补的，进一步扩大了Tecan 在生命科学和体外诊断解决方案中的地位。
发展壮大至今，Tecan目前在欧洲、北美和亚洲均设有制造、研发基地，并在 70 多个国家/地区拥有销售和服务网络。
对于中国市场，Tecan早在1999年就通过代理商开始布局，为各行各业的广大用户提供了从高通量检测到自动化移液，从个性化定制到OEM服务的全方位解决方案。2004 年，Tecan在北京设立代表处，2008 年在上海正式成立外商独资企业。目前帝肯中国总部位于上海，下设北京、广州、重庆三个分公司或办事处。其在中国的发展已经经历了三个阶段：
1999-2004年（从无到有阶段），Tecan主要由代理商进行产品的推广、销售和服务。凭借领先的技术和过硬的质量，在初次接触实验室自动化的中国市场，Tecan的产品迅速打开市场，实现从无到有的飞速发展。
2005-2009 年（飞速发展阶段），Tecan产品在中国的销售额年复合增长率超过 50%，远超全球其他市场的增速。设立Tecan中国子公司也体现了总部对中国市场的重视。然而在增长同时，竞争加剧、利润率降低、代理商库存增加等问题也逐渐积累。
2010年至今（共同竞争阶段），Tecan中国的销售额增速开始放缓，一部分原因是市场趋于饱和以及替代技术的出现，更主要的还是国内外同类产品进入市场，质量也得以提升并具有明显的价格优势。Tecan中国通过调整销售渠道、加强市场品牌管理和售后服务能力等多项措施，维持了逐年的销售增长。
根据公开资料显示，目前Tecan在中国拥有最多的法医用户及最大的装机量。Tecan 自动化工作站获得了海南省公安厅、南宁市公安局、广州市公安局 、珠海市公安局、中科院药物所、药明康德、康龙化成、南开大学、北京大学、中山大学等公安、科研机构、制药公司研发部门、医院等客户的认可和使用。
为了满足中国旺盛的市场需求，2022年11月，帝肯（上海）实验器材有限公司上海工厂正式建成，用于生产各类自动化产品。其中国工厂也将严格按照瑞士工厂的质量标准,在Tecan集团统一的质量管理体系的要求下，进行生产和测试,产品经检验合格后,由质量及法规部签发合格证,才准许产品放行。
除了中国本土化生产外，未来帝肯将逐步在本土研发、本土服务、本土供应链和本土生态四个方面扩大投资。如今，帝肯上海工厂已经实现了 Infinite 系列多功能酶标仪、Fluent 系列液体处理工作站、Freedom Evo 系列液体处理工作站及 Labwerx 实验室自动化定制项目的本土化生产,已经成功交付数百台酶标仪及工作站至国内各大医院、高校、生物医药企业、科研单位及政府检测实验室。
04
国内市场增速6.6%，政府、企业协同发力
事实上，在生命科学领域的设备和耗材，长期以来都被国外巨头所垄断，实验室自动化领域的现状也是如此。仅以其中一个小小的仪器“酶标仪”举例，根据生命科学产业观察数据显示，从中标金额来看，2023年酶标仪的市场占有率Top5品牌皆为进口，依次是Molecular Devices（美国）、Tecan（瑞士）、Agilent（美国）、Thermo Scientific（美国）和Revvity（美国），市占分别为28.97%、18.92%、18.33%、10.11%和5.27%。前3品牌合计占比达66.22%，品牌集中度较高。
为什么国外巨头可以在这个领域处于垄断地位？这是因为实验室自动化系统是一个多专业、多技术复杂的密极型系统工程，复杂的技术系统需要的是均衡、可靠和稳定的综合技术，不同于单机产品，有亮点和突出的某一方面优势，复杂的自动化和智能化系统和航天系统、高铁系统类似，强调的是多科学交叉、均衡、稳定、成熟的技术。
这也是为什么国内布局这类系统产品的公司并没有出现扎堆的重要原因：技术壁垒高、研发周期长。所以国外布局历史较长的大企业，目前在该领域的产业化更为成熟，也旁边更具有品牌影响力。
不过，中国的实验室自动化市场目前处于萌芽和高速发展阶段，对于新老玩家都十分欢迎，国内企业未来在该赛道超车的机会很大。根据研智瞻产业研究院数据显示，2021年，中国实验室自动化市场规模达到89.25亿人民币，同时，2021年全球实验室自动化市场规模则达到了524.67亿人民币。预计到2027年，我国实验室自动化市场将保持增长态势，复合年增长率预计将达到6.6%。
高速发展的市场催生出供不应求的产品和服务，我国政府和企业也在积极布局，共同促进产业链上游企业发展，让其能够及时满足下游企业的动态需求。
近年来，我国政府高度重视医疗健康和科技发展，出台了一系列政策来推动实验室自动化行业的发展。例如，“十三五”国家科技创新规划中明确提出要加快推进医疗器械的智能化和自动化，提高医疗服务质量和效率。此外，“十四五”规划也提出了要加强医疗健康领域的科技创新，推动医疗器械向智能化、高端化、集成化方向发展。
同时，我国还出台了《关于促进医疗器械产业发展的若干意见》等文件，旨在进一步优化医疗器械产业发展环境，鼓励企业加大研发投入，推动产业升级。这些政策的出台无疑为实验室自动化行业的发展提供了有力的政策支持和良好的市场环境。然而，虽然TLA技术能够有效提升医疗机构的检测效率，但在实际应用中还需要考虑到设备的成本、操作的复杂性等因素。因此，如何在保证检测质量的同时，降低设备和使用成本，提高操作便利性，将是实验室自动化行业发展面临的重要挑战。
在产业端，镁伽科技，汉赞迪， 汇像，耐优生物，同腾睿杰，曼森生物，莫纳生物，睿科生化，奔曜科技、玄刃科技等国产企业正在积极布局实验室自动化赛道。期待在时间的验证下，国内外企业能够在实验室自动化赛道同台竞技，为客户带来更多降本增效的产品和服务。
参考文献：
1.英矽智能、亿欧智库，《2023年药物研发自动化实验室行业发展报告》
2.上海交通大学，《专业设备制造商帝肯公司的服务化转型研究》
*封面图片来源：123rf
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